Abstract The XPA and RPA proteins fulfill essential roles in the assembly of the preincision complex in the nucleotide excision repair pathway. We have previously characterized the two interaction surfaces between XPA and RPA, with the RPA32 and RPA70AB subunits. Here we show that the mutations in the two individual interaction surfaces reduce NER activity in biochemical and cellular systems, and that combining mutations in two domains leads to an additive inhibition of NER, suggesting that they fulfill distinct roles. Our data suggest that the interaction between XPA and RPA32 is important for the initial association of XPA with NER complexes, while the interaction between XPA and RPA70 is needed for structural organization of the complex to license the dual incision reaction. SAXS analysis of complexes of XPA and RPA bound to ss/dsDNA junction substrates reveals the architecture of XPA and RPA in the preincision complex and shows that the two interaction domains between RPA and XPA are located at opposite sides of the two molecules. We propose a structure for the overall NER preincision complex that shows that the two strands of the NER bubble assume a U-shape with the two ss/dsDNA junctions localized in close proximity, with the interaction between XPA and RPA70 as one of the key organizing elements.

Nucleotide excision repair (NER) neutralizes treatment with platinum (Pt)-based chemotherapy by removing Pt lesions from DNA. Previous study has identified that missense mutation or loss of either of the NER genes Excision Repair Cross Complementation Group 1 and 2 ( ERCC1 and ERCC2 ) leads to improved patient outcomes after treatment with Pt-based chemotherapies. Although most NER gene alterations found in patient tumors are missense mutations, the impact of such mutations in the remaining nearly 20 NER genes is unknown. Towards this goal, we previously developed a machine learning strategy to predict genetic variants in an essential NER scaffold protein, Xeroderma Pigmentosum Complementation Group A (XPA), that disrupt repair activity on a UV-damaged substrate. In this study, we report in-depth analyses of a subset of the predicted NER-deficient XPA variants, including in vitro analyses of purified recombinant protein and cell-based assays to test Pt agent sensitivity in cells and determine mechanisms of NER dysfunction. The most NER deficient variant Y148D had reduced protein stability, weaker DNA binding, disrupted recruitment to damage, and degradation resulting from tumor missense mutation. Our findings demonstrate that tumor mutations in XPA impact cell survival after cisplatin treatment and provide valuable mechanistic insights to further improve variant effect prediction efforts. More broadly, these findings suggest XPA tumor variants should be considered when predicting patient response to Pt-based chemotherapy.A destabilized, readily degraded tumor variant identified in the NER scaffold protein XPA sensitizes cells to cisplatin, suggesting that XPA variants can be used to predict response to chemotherapy.

Replication fork reversal is a fundamental process required for resolution of encounters with DNA damage. A key step in the stabilization and eventual resolution of reversed forks is formation of RAD51 nucleoprotein filaments on exposed ssDNA. To avoid genome instability, RAD51 filaments are tightly controlled by a variety of positive and negative regulators. RADX is a recently discovered negative regulator that binds tightly to ssDNA, directly interacts with RAD51, and regulates replication fork reversal and stabilization in a context-dependent manner. Here we present a structure-based investigation of RADXs mechanism of action. Mass photometry experiments showed that RADX forms multiple oligomeric states in a concentration dependent manner, with a predominance of trimers in the presence of ssDNA. The structure of RADX, which has no structurally characterized orthologs, was determined ab initio by cryo-electron microscopy (EM) from maps in the 2-3 Angstrom range. The structure reveals the molecular basis for RADX oligomerization and binding of ssDNA binding. The binding of RADX to RAD51 filaments was imaged by negative stain EM, which showed a RADX oligomer at the end of filaments. Based on these results, we propose a model in which RADX functions by capping and restricting the growing end of RAD51 filaments.